Báo cáo Phân tích xu hướng công nghệ - Chuyên đề: Xu hướng ứng dụng mô hình thông tin công trình (bim) về quản lý khối lượng, chi phí (qs) và tạo lập thực tế ảo (vr) trong ngành xây dựng

ng ty TNHH BIM PRO VN  Ông Lê Huy Hoàng Công ty TNHH Unity Technologies TP.Hồ Chí Minh, 10/2019 MỤC LỤC I. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH (BIM) TRONG NGÀNH XÂY DỰNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM ......... 1 1. Thực trạng ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong quy trình quản lý dự án, công trình trong ngành xây dựng hiện nay ............................................................... 1 2. Tình hình ứng dụng BIM trong ngành xây dựng trên thế giới và tại Việt Nam. .... 8 II. PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU V ỨN ỤN CÔNG NGHỆ BIM TRONG NGÀNH XÂY DỰN T N C S SỐ LIỆU S N CHẾ UỐC TẾ ..................................................................................................... 16 1. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ BIM trong ngành xây dựng theo thời gian ................................................................................ 16 2. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứ ứ ụ xây dựng tại các quốc gia ........................................................................................ 17 3. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứ ứ ụ xây dự e các ướng nghiên cứu...................................................................... 19 4. Các đơ ị dẫ đầu sở hữu số lượng công bố sáng chế về nghiên cứ ứ ụ ựng ..................................................................... 19 5. Một số sáng chế tiêu biểu .................................................................................. 20 Kết luận ................................................................................................................... 22 III. GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG BIM TRONG QUY TRÌNH BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG, LẬP DỰ TOÁN TỰ ĐỘNG VÀ CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO (VR) TẠI CÔNG TY TNHH THIẾT KẾ T&T ........................................... 23 1. Giới thiệu ứng dụng BIM trong quy trình bóc tách khối lượng và lập dự toán tự động ..................................................................................................................... 23 2. Giới thiệu quy trình dự toán tự động trên nền tảng BIM và tí ă ư iệt của quy trình ............................................................................................................ 27 3. Giới thiệu công nghệ thực tế ảo (VR) và công nghệ thực tế ă cường (AR) từ mô hình BIM ....................................................................................................... 35 XU HƯỚNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH (BIM) VỀ QUẢN LÝ KHỐI LƯỢNG, CHI PHÍ (QS) VÀ TẠO LẬP THỰC TẾ ẢO (VR) TRONG NGÀNH XÂY DỰNG ************************** I. TÌNH HÌNH ỨN ỤN MÔ HÌNH THÔN TIN CÔN T ÌNH (BIM) TRONG NGÀNH XÂY DỰN T N THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1. Thực trạng ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong quy trình quản lý dự án, công trình trong ngành xây dựng hiện nay 1.1. iới thiệu BIM BIM (Building Information Modeling) được hiểu là mô hình thông tin công trình. Thuật ngữ BIM lầ đầu tiên xuất hiện từ nhữ ăm c í mươi (Ne e ee T lma , 1992), ư c ỉ thực sự phổ biến cùng với các ấn phẩm của Tập đ p ần mềm Autodesk vào đầu thế kỷ 21. BIM là một công nghệ mới, được phát triển dựa trên nền tảng công nghệ số, đa được triển khai và áp dụng rộng rãi trong ngành xây dựng ở nhiều quốc ia. được xem là một trong những giải pháp quan trọ để tiếp cận cuộc cách mạng công nghệ 4.0 của ngành xây dựng Việt Nam. Hiện có nhiề đị ĩa k ác a ề BIM. Auto esk đị ĩa ề BIM ư sa : “ l một tiế ì liê q a đến việc tạo lập và sử dụng mô hình 3D ô mi để thông tin và truyền thông về các quyế định của dự án. Việc thiết kế, diễn họa, mô phỏng và hợp ác được thực hiện bởi các công cụ BIM cho phép tất cả các bên liên quan hiể õ ơ ề dự án trong suố ò đời của nó. BIM giúp cho việc đạt mục tiêu của dự án dễ ơ ”. Trong kế hoạch chiế lược về BIM của A , được đị ĩa ư sa : “ l mộ p ươ ức cộ ác, được củng cố bởi các công nghệ kỹ thuật số, mở ra nhữ p ươ p áp iệu quả trong thiết kế, xây dựng và vận cô ì . đưa các ữ liệu công trình vào một mô hình 3D trên máy tính và sử dụ để quản lý hiệu quả thông tin trong toàn bộ ò đời của dự án từ khi hì ý ưở ba đầ c đến khi vậ .” 1 Trong tiêu chuẩn quốc gia về BIM của Mỹ, được đị ĩa ư sa : “ l sự thể hiện kỹ thuật số các đặc ư ề vật lý và chức ă của công ì . Nó được ù ư l một nguồn cung cấp, chia sẻ thông tin về công trình c các bê liê q a để l m cơ sở đá i cậy cho các quyế định trong suốt ò đời, chu kỳ tồn tại của công trình, từ k i ì ý ưở c đến khi kết thúc tháo dỡ cô ì .” BIM không thể dựa trên các bản vẽ phẳng truyền thống mà phải sử dụng các mô hình không gian ba chiều (3D). Ngoài ra, điều tiến bộ của công nghệ BIM so với các công nghệ cũ đó l có khả ă íc ợp thêm thông tin: từ phối cảnh 3D của công trình kết hợp các yếu tố khác tích hợp thêm về thời ia ư chiều thứ 4 (4D), c i p í ư c iều thứ 5 (5D) để tạo ra các phiên bản khác nhau,. đáp ứng theo từng nhu cầu và mục tiêu của đối ượng sử dụ . Đ l điểm đặc biệt nổi trội của công nghệ BIM so với các công nghệ cũ ền thống đa sử dụng trong ngành xây dựng. a đổi triệ để p ươ các ia iếp và phối hợp làm việc của các đội ũ ực hiện dự án, bao gồm chủ đầ ư, kiến úc sư, kỹ sư iết kế, nhà thầu xây lắp, đơ ị quả lý, c p ép iải quyết những thiết kế phức tạp, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí xây dựng và vận hành công trình. Hình 1: BIM - Cơ sở dữ liệu sử dụng thống nhất trong toàn vòng đời công trình BIM là bao gồm các yếu tố: a. Thông tin (Information): c ia l 2 l ại 2 Thông tin hình học (Geometry 3D): bao gồm các mô hình hình học ư: mô hình kiến trúc, mô hình kết cấu, mô hình MEP là những mô hình dễ nhận thấy. Bên cạ đó, mô ì cò c ứa nhữ mô ì k ác ư: mô ì phân tích (Analytical Model) thể hiện mô hình chịu lực của kết cấu, hoặc mô ì ă lượng (Energy Model) sử dụ để mô phỏ p íc ă lượng. Trong thông tin hình học sẽ cung cấp đầ đủ thông tin theo yêu cầu của ười sử dụ ư: các kíc ước dài, rộng, cao, vị trí của cấu kiệ cô ì ư cột dầm sàn ố ước, bồn tắm, bó đè , b ế tủ,... Thông tin phi hình học (data): bao gồm các thuộc tính cần thiết trong xây dựng chẳng hạn thông tin về chi phí, các công tác xây dựng, các thông tin COBie phục vụ quản lý vận hành hoặc các thông tin phụ về các cấu kiệ ư ã sản xuất, thời gian bảo trì bả ưỡng, giá thành, nhà cung cấp,.... l mộ mô ì 3D ấ c ứa ô i cô ì , ù để k ai ác c iữa các bộ mô , các bê liê q a ừ iai đ ạ iế kế ý ưở đế iai đ ạ i cô ậ cô ì . Hình 2: BIM - Một nguồn thông tin duy nhất cho dự án k ô c ỉ l ồ lư ữ c cấp ô i cô ì ừ iai đ ạ iế kế, i cô đế q ả lý ậ m cò l q á ì ạ a sử ụ ồ ô i đó ới các ạ độ ư mô ì óa, p ối ợp, a đổi ô i , sửa đổi ô i ... T ô i ồm các đặc điểm: • ộ ồ ô i đá i cậ 3 • Có cấ úc ố • Có iê c ẩ p á iể ô i õ • Được a đổi iữa các bê ô q a ữ q ắc p ối ợp c ặ c ẽ b. Mô hình hoá (Modeling) BIM được iể l mộ q ì . ục đíc của q ì l ạ lập “T ô i ”, ô i được a đổi ới các bê liê q a , đủ i cậ để các bê đưa a q ế đị của mì mộ ữ cả cụ ể ự á . Q ế đị p ù ợp sẽ iúp iảm iể c i p í ời ia . ô ì được iể l sự kế ối iữa “T ô i ì ọc” “T ô i p i ì ọc” liê q a đế ự , mô ì ô i được lư ữ ê môi ườ ữ liệ c (CDE). Hình 3: Quy trình BIM trong ngành xây dựng 1.2. Sự phối hợp của các bên tham gia dự án và lợi ích của công nghệ BIM trong ngành xây dựng 1.2.1. Vai trò và sự phối hợp các bên tham gia dự án trong triển khai công nghệ BIM ộ ữ ấ đề k ó k ă ự iệ a l iế sự p ối ợp iữa các bê liê q a , iế đồ bộ ề q ì , k ô áp ụ các cô ệ iệ đại ẫ ới các sai só , ù lặp, iể ầm q á ì iể k ai ổ ấ ề iề ời ia . 4 N 22/12/2016 C í p ủ đã a q ế đị 2500/QĐ-TT p ê ệ đề á áp ụ mô ì ô i cô ì ( ) ạ độ ự q ả lý ậ cô ì , đ được em l kim c ỉ am c các a iệp íc cực ực iệ áp ụ q ì để ca iệ q ả ự . N 21/3/2017, ộ X ự ba q ế đị 203/QĐ- XD ề iệc lập a C ỉ đạ ực iệ Đề á áp ụ mô ì ô i cô ì ( ) ạ độ ự q ả lý ậ cô ì ( ọi ắ l a C ỉ đạ ) ô Lê Q a Hù , T ứ ưở ộ X ự , l m ưở ba . Dự kiế c í p ủ sẽ bắ b ộc áp ụ ự k ả ời ia ừ ăm 2020-2022. Các cô đa á iế c ẩ bị ồ lực c c ộc các mạ ại Việ Nam. Hình 4: Sự phối hợp giữa các bên trong việc triển khai BIM 1.2.2. Lợi ích của công nghệ BIM trong ngành xây dựng Hình 5: Trao đổi thông tin trong các giai đoạn của dự án Q a các iai đ ạn của dự á , lượng thông tin sẽ ă ần lên. Tuy nhiên, quá trình chuyển giao giữa iai đ ạ iai đ ạn kia, tuỳ vào cách thức trao đổi ô i , cũ ư các ấ đề về phối hợp, thông tin có thể sẽ mấ đi, ất lạc, 5 hoặc sai lệc . Điề ường xảy ra khi ta sử dụ các p ươ p áp cô cụ truyền thống. Đặc biệt ở iai đ ạn bàn giao, các nhà thầu sẽ bàn giao số lượng lớn bản vẽ và tài liệ . Đến khi chủ đầ ư cần thông ti để quản lý vận hành thì gặp khó k ă trong quá trình truy xuất và nếu thông tin bị thất lạc thì phải mất rất nhiều thời ia để xây dựng lại. Điều này dẫ đến việc lãng phí thông tin và tốn kém thời ia để thực hiện lại nhiều lần. T k i đó, các đơ ị ư: c ủ đầ ư, ầ , đơ ị ư ,.liê q a đến dự á đều mong muốn thông tin phải được phát triể đồ đều, xuyên suố ă ần từ iai đ ạn lập dự á đầ ư đến khi bàn giao và vậ . Để l m được điều này phải lập mức độ phát triển (LOD – Level of Development) cho mô hình và thông tin. Ngoài ra, dự án cần phải có các quyế định từ sớm bằng các ác định sớm bên tham gia dự án, hạn chế số lượng các bên tham gia. Với các hợp đồng EPC, hợp đồng chìa khóa trao tay, việc triển khai BIM sẽ ngày càng hiệu quả các bê được quy về một nhà thầu duy nhất, và nhà thầu này được ác định từ rất sớm. LOD – Level of Development – Mức độ phát triển trong BIM bao gồm 2 phân mục: mức độ chi tiết hình học (LOD – Level of Detail) và mức độ chi tiết thông tin (LOI – Level of Information). Quá trình phát triển mô hình thông tin từ iai đ ạn lập dự á đầ ư đến thi công sẽ tạo ra mô hình thông tin dự án (PIM – Project Information Model). Khi bàn giao cho chủ đầ ư mô ì ới các thông tin vận hành gọi là Mô hình thông tin tài sản (AIM – Asset Information Model). 6 Hình 6: Quá trình phát triển mô hình thông tin trong dự án Theo sơ đồ (Hình 7) được phát triển bởi Ông Patrick MacLeamy, chủ tịch và CEO của công ty HOK, công ty kiến trúc lớn thứ 5 thế giới của Mỹ đã ể hiện giá trị lợi ích của BIM theo thời ia . T e đó, ếu giá trị của BIM cho thiết kế là 1, ì đế iai đ ạn thi công/chế tạ l 20, ù để quản lý tài sản sẽ là 60 lần, và giá trị lớn nhất sẽ thuộc về các chủ đầ ư. Hình 7: Giá trị lợi ích của BIM theo thời gian Theo Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật xây dựng hạ tầng tích hợp thuộc ườ đại học Stanford (Stanford University Center for Integrated Facilities Engineering, viết tắt là CIFE), mộ đơ ị tiên phong trong việc nghiên cứu và áp dụng BIM tại Mỹ đã ổng kế ăm để theo dõi việc áp dụng BIM của các cô cũ ư ại các dự á đầ ư ựng. Báo cáo tổng hợp số liệu dựa trên 32 dự án có sử dụng BIM của C FE đã đị lượng lợi ích mang lại qua một số chỉ iê ư: • Giảm bớt 40% các yêu cầ a đổi; 7 • Sai lệch của quyết toán với dự toán chỉ là +/- 3%; • Giảm 80% thời gian lập dự toán; • Tiết kiệm về c i p í lê đến 10%; • Giảm 7% tiế độ. Hình 8: Lợi ích của BIM 2. Tình hình ứng dụng BIM trong ngành xây dựng trên thế giới và tại Việt Nam. 2.1. Tình hình ứng dụng BIM trong ngành xây dựng trên thế giới Hiệ a đa một trở nên phổ biến trên thế giới. Nhiề ước ư A , ỹ, Đức, Nhật, Úc, Braxin, Canada, Pháp, New Zealand, Hàn Quốc, Singapore, Nga, Trung Quốc, đã áp ụng BIM ở nhiều mức độ khác nhau, qua đó ca ă s ất, sức cạnh tranh của ngành xây dựng. Nhiều nghiên cứ đã c ỉ ra rằng việc ứng dụng BIM ở Bắc Mỹ đã ă a c ó iai đ ạn giữa ăm 2007 đế ăm 2012 ừ 28% đến 71%. Việc áp dụng của các nhà thầ l 74% đã ượt qua cả kiế úc sư (c iếm khoảng 70%), đ l đối ượng dẫ đầu quá trình cách mạ óa iúp định hình rõ nét các giá trị của BIM mang lại. Số lượng chủ đầ ư có ê cầu sử dụng BIM tại trên 60% dự án do mình quả lý đã ă ừ 18% ăm 2009 lê 44% ăm 2012. 8 Tại Châu Á, Singapore là một trong những quốc gia thành công nhất trong việc áp dụng BIM theo sự chỉ đạo Chính phủ. Singapore có chính sách hỗ trợ thông qua quỹ hỗ trợ ă cườ ă g lực ă s ất cho các doanh nghiệp. Hình 8: Ứng dụng BIM trên thế giới 2.2. Tình hình ứng dụng công nghệ BIM trong ngành xây dựng tại Việt Nam 2.2.1. Thực trạng ứng dụng quản lý quy trình dự án, công trình xây dựng 9 Đa số dự án ở Việt Nam vẫn theo hình thức Thiết kế - Đấu thầu - Thi công (Design-Bid-Build) (Hình 9) Hình 9: Hình thức Thiết kế - Đấu thầu - Thi công Quy trình này có một số k ó k ăn ư sa : - Giai đ ạ đấu thầ ường sẽ diễn ra rất nhanh, bị giới hạn thời gian, ư mức độ chi tiế được yêu cầu rất cao, bao gồm triển khai hồ sơ kỹ thuậ đấu thầu và trích xuấ được cái khối lượng chi tiết phục vụ cho mục đíc bá iá ầu. - Sa k i đấu thầu thì các tiêu chuẩn mới được cập nhậ cũ ư ác lập chính xác chi phí. Đ là những yếu tố quan trọng có thể l m a đổi quyế định của chủ đầ ư. Nếu có vấ đề và chủ đầ ư a đổi quyế định thì thời điểm ra quyế đị đã k á m ộn và có khả ă p ải a đổi thiết kế. - Có khả ă p á si đột trách nhiệm giữa đơ vị ư ấn thiết kế và nhà thầu thi công. Do không có sự liên hệ với Nhà thầu từ ước nên bản thiết kế k i đưa a cô ường không thể triể k ai được do vậ đôi k i p ải sửa lại thiết kế. Việc sử thiết kế sẽ l m ă c i p í c ư ấ , k ó k ă c việc quy trách nhiệm lỗi thuộc về ai. Một hình thức khác là Thiết kế-Thi công (Design- il ) cũ đa được một số doanh nghiệp Việ Nam ướ đến (Hình 10) 10 Hình 10: Hình thức Thiết kế - Thi công Ở hình thức , q ì đấu thầ được thực hiện sớm ơ , ường là a sa iai đ ạn thiết kế sơ bộ (Preliminary Design). Chủ đầ ư c ỉ cần ký với một nhà thầu và nhà thầu này sẽ thực hiệ cô đ ạn thiết kế chi tiế đến thi công. Nhờ vậy, tiêu chuẩ các c i p í được cập nhật sớm ơ , ững quyết định sớm giúp hạn chế rủi ro thiết kế lại. Đồng thời do chỉ có một bên chịu trách nhiệm, nên sẽ không xả a đột trách nhiệm. Việc phối hợp thiết kế - thi công sẽ diễn ra trong nội bộ và cùng một hệ tiêu chuẩ cũ ư các ức làm việc nên sẽ xuyên suốt và a c ó ơ . Một hình thức k ác cũ đa ầ được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam là hợp đồng EPC. Nhà thầ được ác định từ sớm ngoài ra sau khi kế úc iai đ ạn thi công nhà thầu tiến hành vận hành chạy thử ước khi bàn giao lại Chủ đầ ư. Hình 11: Hình thức hợp đồng EPC Qua phân tích của ba hình thức ở ê , ý ưởng chung của việc giảm thiểu rủi ro thiết kế lại l ă cường sự phối hợp giữa các bên ở các iai đ ạn sớm ơ , ngay từ iai đ ạn thiết kế cơ sở mà không chờ đế iai đ ạn thi công, bởi những 11 quyế định ở thời điểm đấy sẽ phát sinh việc đập bỏ (hacking) tại cô ường và gây ra tổn thất chi phí lớn. 2.2.2. Công nghệ BIM tại thị trường Việt Nam a. Bối cảnh BIM tại thị trường Việt Nam - Cơ q a q ả lý N ước c ưa p á ai ò đị ướng phát triển BIM tại Việt Nam. - Các doanh nghiệp triển khai BIM theo cách hiể q a điểm của riêng mình. - Ả ưởng của các giải pháp của Autodesk lên thị ường xây dựng Việt Nam ngày càng rõ nét. - Các Chủ đầ ư lớ (Vi G p, S G p, Đất Xanh, Vie el, ) ần ý thức được lợi ích của BIM. - Các Nhà thầu lớn ở Việ Nam (C ec , H ì , UD C, Del a,) đa áp ụng ngày càng thành thạo các công cụ BIM trong sản xuất kinh doanh của mình. b. Xu hướng phát triển công nghệ BIM tại Việt Nam Công nghệ ô i đa p á iển với tốc độ nhanh góp phầ úc đẩy sự phát triển BIM tại Việt Nam. T đó, các cơ q a Q ả lý N ước cũ đa có ữ động thái đị ướng thị ường để phát triển BIM ư: - a các ă bả ướng dẫn áp dụng BIM tại Việt Nam. Ví dụ: Quyế đị 2500/QĐ-TTg của Thủ ướng Chính Phủ ngày 22/12/2016 Phê duyệt Đề án áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạ động xây dựng và Quản lý vận hành công trình; Đề á ướng tới xây dựng hành lang pháp lý và tạo sự đồng thuận trong xã hội tiến tới áp dụng BIM một cách rộng rãi. Theo kế hoạch, từ ăm 2017 - 2019, Đề án chuẩn bị các điều kiện cần thiết đ ạo kỹ ă c iệc áp dụng BIM bao gồm: nâng cao nhận thức và khuyế k íc các cơ q a , ổ chức, doanh nghiệp áp dụng BIM; xây dựng hành la p áp lý để áp dụng BIM, hệ thống các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuậ , định mức kinh tế kỹ thuật có liên quan; xây dự các ướng dẫn về BIM; xây dựng 12 c ươ ì k c iệc đ ạo các kiến thức về BIM và triển khai thực hiện đ ạ ca ă lực c các cơ q a c ê mô ề xây dựng theo phân cấp, một số Ban quản lý dự án, Chủ đầ ư, ổ chức ư ấ để triển khai áp dụng BIM. Từ ăm 2018 - 2020, thực hiện việc áp dụng BIM trong thiết kế, thi công, quản lý dự án cho tối thiểu 20 công trình xây dựng mới thuộc các loại khác nhau từ cấp I trở lên thuộc dự á đầ ư ựng sử dụng vố ước và các nguồn vố k ác ( ê cơ sở tự nguyện); áp dụng BIM trong công tác quản lý vận hành trong quá trình sử dụng cho tối thiểu 10 công trình quan trọng, có yêu cầu kỹ thuật phức tạp được đầ ư ựng bằng vố ước,.... - Năm 2017, Ban Chỉ đạo BIM Bộ Xây dự A esk đã ký kết Biên bản Ghi nhớ ( U) để phối hợp ướng tới mục tiêu thực hiện áp dụng Mô hình Thông tin Xây dựng (BIM) rộ ãi ăm 2021 ại Việt Nam. - Viện Kinh tế Xây dựng, Bộ Xây dựng – Cơ q a ường trực Ban chỉ đạo BIM sẽ nhậ được sự hỗ trợ từ Autodesk trong thực hiện kế hoạch nâng cao nhận thức và ứng dụng mô hình BIM trong các hoạ động xây dựng và quản lý vận hành công trình theo nội dung công việc thực hiện tại Quyế định số 2500/QĐ- TTg ngày 22/12/2016 của Thủ ướng Chính phủ C ươ ì động của Bộ Xây dựng. Tỷ lệ quan tâm BIM tại Việt Nam Tỷ lệ ứng dụng BIM tại Việt Nam Tỷ lệ ứng dụng BIM theo loại hình doanh nghiệp Hình 12: Tỷ lệ quan tâm và ứng dụng BIM tai Việt Nam Vì những yêu cầ , đòi ỏi cao của dự án BIM trong cả ì độ công nghệ lẫ ì độ nhân lực, cơ sở hạ tầng, bản quyền phần mềm với chi phí cao nên các doanh nghiệp gặp nhiề k ó k ă lú iệc tiếp cận và áp dụng quy trình BIM trong dự án. Hiện tại có một thực tế l đa số các doanh nghiệp đa triển khai theo cách hiể iê k có ướng dẫn thực hiệ cũ ư kế hoạch 13 triển khai BIM cụ thể. Một số dự án chỉ áp dụ e iai đ ạn, không ứng dụng đồng bộ. Khả sá ưới đ l một ví dụ cụ thể về nhữ k ó k ă q á ì triển khai BIM với doanh nghiệp Việt Nam. Hình 13: Tỷ lệ đánh giá khó khăn trong quá trình triển khai BIM Hình 14: Tỷ lệ ứng dụng BIM vào các giai đoạn dự án c. Sự thay đổi trong ngành kiến trúc T a đổi quy trình thiết kế từ quy trình truyền thống sang quy trình BIM là mộ ướ đi ự nhiên và tất yếu. Nhờ sự tiến bộ của công nghệ, quy trình BIM tại Việ Nam đa c iện và hiệu quả. 14 đa được không chỉ các đơ ị ư ấn lớn (VNCC,INNO, CPG C s l a s, G p8 Asia, V T N ia A c i ec s. . ) m các cô ư ấn nhỏ và vừa cũ đã đa áp ụng (Takashi architects, Worklounge 03-.v.v.) Sự a đổi cơ cấu dẫ đến việc cải tiến về quy trình phối hợp. Quy trình đa l một giải p áp được nhiều công ty áp dụng Hình 15: Tỷ lệ cơ cấu tổ chức các văn phòng kiến trúc d. Một trong số các dự án triển khai theo quy trình BIM tại Việt Nam Hình 16: Dự án triển khai theo quy trình BIM tại Việt Nam 15 II. PHÂN TÍCH XU HƯỚN N HI N CỨU V ỨN ỤN CÔN N HỆ BIM T ON N NH XÂY ỰN T N C S SỐ LIỆU S N CHẾ UỐC TẾ 1. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ BIM trong ngành xây dựng theo thời gian Theo cơ sở dữ liệu sáng chế quốc tế tiếp cận được, đến tháng 10/2019, có 2267 sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ BIM trong ngành xây dựng được công bố. Sáng chế đầ iê được công bố tại Hàn Quốc ăm 2000, sá chế đề cập tới p ươ p áp ực hiện mô hình và hiện thị thông tin BIM. 564 575 313 110 66 59 18 29 1 4 2 5 7 2000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Biểu đồ 1: Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ BIM theo thời gian Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ BIM theo thời gian được c ia l m 02 iai đ ạn: - Giai đ ạn từ ăm 2000 đến 2011, số lượng công bố sáng chế ă í , đạt 28 sáng chế. - Giai đ ạn từ ăm 2012 đến hiện tại, số lượng công bố sáng chế ă a , đạt 2239 sáng chế, chiếm 98% tổng số lượng sáng chế về nghiên cứ ứ ụ h xây dự . Đặc biệt, từ ăm 2016 đến hiện tại, số lượng sáng chế ă ấ a , đạt 2010 sáng chế, ă ấp 8,7 lần so với giai đ ạn từ ăm 2012 đến 2015 và gấp 71 lần so với iai đ ạ ăm 2000 đế ăm 2011. Từ 9 á đầ ăm 2019, số lượng công bố sáng chế đạt 575 sáng chế, ca ơ số lượng sáng chế ăm 2018 l 564 sá c ế. 16 Số lượng sáng chế được công bố tiếp tục ă mạnh trong nhữ ăm ần đ c ấy nghiên cứ ứ ụ ự đa được quan tâm trên thế giới. 2. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng BIM trong ngành xây dựng tại các quốc gia Các sáng chế về nghiên cứ ứ ụ ựng được công bố tại 18 quốc gia và 2 tổ chức WO, EP được phân bổ tại 04 châu lục: - Châu Á: 09 quốc gia có công bố sáng chế. - Châu Âu: 05 quốc gia có công bố sáng chế. - Châu Mỹ: 02 quốc gia có công bố sáng chế. - Châu Đại Dươ : 02 quốc gia có công bố sáng chế. Châu Á: 50% 11% 11% Châu Âu:28 % 50% C ỹ: 11% 28% C Đại Dươ : 11% Biểu đồ 2: Tình hình số lượng công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng ụng BIM trên các châu lục 1794 173 106 54 13 6 5 4 3 3 Biểu đồ 3: 10 quốc gia có công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng ụng BIM trong ngành xây dựng 17 Trung Quốc, Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Nhật, Canada, Ấ Độ, Đ i L a , Úc, Đức và Phần Lan là 10 quốc gia dẫ đầu về tình hình công bố sáng chế theo xu ướng này. - Trung Quốc là quốc gia có công bố sáng chế đầu tiên trên thế giới, vào ăm 2010 và có số lượng công bố sáng chế cao nhất thế giới, với 1794 sáng chế, chiếm khoảng 79% trên tổng số lượng sáng chế về nghiên cứ ứ ụ trong ngành xây dựng. Giai đ ạn từ ăm 2010 đến 2014, số lượng sáng chế ă ít, không ổ định. Từ ăm 2015 đến hiện nay, số lượng sáng chế ă mạnh và liên tục đứng nhất thế giới về số lượng công bố sáng chế. Tí đến tháng10/2019, Trung Quốc đã đạt 660 công bố sáng chế và cao nhất so với các ăm còn lại. - Hàn Quốc có công bố sáng chế sớm nhất thế giới l ăm 2000, tổng số lượng sáng chế đạt 173 sáng chế. Từ ăm 2000 đến 2014, số lượng sáng chế ă ít và nằm trong nhóm 03 quốc gia có số lượng sáng chế nhiều nhất thế giới. Từ ăm 2015 đến hiện nay, số lượng sáng chế vẫn tiếp tục ă nhanh và ươ lên vị trí thứ 02 thế giới, xếp sau Trung Quốc. Năm 2018 l ăm có số lượng sáng chế được công bố cao nhất so với các ăm, đạt 35 sáng chế. - Mỹ có sáng chế công bố đầu tiên ăm 2004. Từ ăm 2004 đến 2012, số lượng công bố sáng chế ă ằm trong nhóm 03 quốc gia có số lượng sáng chế nhiều nhất thế giới. Từ ăm 2014 đến hiện nay, số lượng sáng chế tiếp tục ă ư c ỉ nằm nhóm 03 quốc gia có số lượng sáng chế nhiều nhất thế giới, xếp sau Trung Quốc và Hàn Quốc. Tí đến tháng10/2019, Mỹ đã đạt 21 công bố sáng chế và cao nhất so với các ăm còn lại. Hiện nay, Trung Quốc là quốc gia dẫ đầu về công bố sáng chế về nghiên cứu ứ ụ ựng, với 1794 sáng chế, cao gấp 10 lần Hàn Quốc và 16 lần so với Mỹ. Q a đó c ấy, nghiên cứ ứ ụ trong ngành xây dự đa ất phát triển tại quốc gia này. 18 3. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng BIM trong ngành xây dựng theo các hướng nghiên cứu P ươ pháp và iế bị ử lý ữ liệ số cho công trình xây ự 4% 3% Quy trình q ả lý ự án xây ự ( ự độ 9% hóa) 42% 21% Đồ ọa máy tính ỗ ợ mô hình 3D công trình (hình ọc k ối xây ự ,...) 21% Tính toán kế cấ công trình ( ườ , cộ , ầm,) Truy ấ thông tin, cấ trúc ữ liệ công trình (cơ sở ữ liệ mô hình, thông tin địa lý; tích ợp ặc giao thoa ệ ố q ả lý cơ sở ữ liệ ) Biểu đồ 3: Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng ụng BIM trong ngành dựng theo các hướng nghiên cứu T ê cơ sở dữ liệu sáng chế công bố, về nghiên cứ ứ ụ trong ngành xây dựng hiện nay có 5 ướng nghiên cứu c í , đó l iê cứu về P ươ p áp iết bị xử lý dữ liệu số cho công trình xây dựng; Quy trình quản lý dự án xây dự ; Đồ họa máy tính hỗ trợ mô hình 3D công trình; Tính toán kết cấu công trình; Truy xuất thông tin, cấu trúc dữ liệu công trình. T đó, iê cứu về P ươ p áp iết bị xử lý dữ liệu số cho công trình xây dựng đa l ướng nghiên cứ được các nhà sáng chế quan tâm nhiều nhất. 4. Các đơn vị dẫn đầu sở hữu số lượng công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng BIM trong ngành xây dựng 10 đơ vị dẫ đầu sở hữu sáng chế về nghiên cứ ứ ụ ngành xây dựng, ư sa : 19 CHINA MCC17 GROUP CO LTD 69 CHINA MINGSHENG DRAWIN TECH 57 HONEYWELL INT INC 46 CHINA CONSTR 8TH ENG DIVISION 33 SHANGHAI BAOYE GROUP CORP LTD 30 TOSHIBA ELEVATOR TECHNOS KK 26 SHANGHAI TONGZHU 25 TOSHIBA ELEVATOR CO LTD 15 ZHEJIANG JINGGONG STEEL 15 NANTONG SIJIAN CONSTRUCTION 14 Biểu đồ 4: 10 đơn vị dẫn đầu sở hữu công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng BIM trong ngành xây dựng Các đơ ị dẫ đầu số lượng công bố sáng chế trên thế giới về nghiên cứ ứ ụ ựng: China MCC17 Group Co Ltd, China Mingsheng Drawin Tech Investment Limited, Honeywell Int In, China Constr 8TH Eng Di isi , T s iba Ele a Tec s KK. T đó, C i a CC17 Group Co Ltd l đơ ị có số lượng sáng chế được công bố nhiều nhất với 69 sáng chế. Đa p ần các sáng chế của các đơ ị được công bố tại Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Canada. 5. Một số sáng chế tiêu biểu - Thiết bị và phương pháp hợp nhất dữ liệu BIM Số công bố: CN110222407A Thời điểm công bố: 2019 Quốc gia cấp bằng: Trung Quốc Đơ ị sở hữu: BEIJING FREEDO TECHNOLOGY CO LTD Sáng chế đề cập đế p ươ p áp ợp nhất dữ liệu BIM, gồm thiết lập dữ liệu hình ảnh tiêu chuẩn và danh sách nhận dạng ID của dữ liệu, thực hiện hợp nhất dữ liệu hình ảnh tiêu chuẩn và tạo dữ liệu BIM theo danh sách nhận dạng ID. 20 - Chương trình máy tính và thiết bị cung cấp cấu hình tùy chọn trong xây dựng công trình Số công bố: US10402506B2 Thời điểm công bố: 2019 Quốc gia cấp bằng: Hoa Kỳ Đơ ị sở hữu: ILLINOIS TOOL WORKS INC. Sáng chế đề cập đế p ươ p áp ạo mô hình thông tin tòa nhà trong ứng dụng cấu hình tùy chọn, bao gồm lấy các phần tử từ mô hình thông tin ba chiều của tòa nhà và hệ thống sẽ liên kết theo quy tắc tùy chọn cho các thành phần mô hình thông tin xây dự đó. - Phương pháp xây dựng mái kim loại dựa trên công nghệ BIM Số công bố: CN110206212A Thời điểm công bố: 2019 Quốc gia cấp bằng: Trung Quốc Đơ ị sở hữu: WISDRI ENG & RES INC LTD Sáng chế đề cập đế p ươ p áp ựng mái kim loại hình vòng cung dựa trên công nghệ BIM, bao gồm c i đặt phần mềm mô phỏng hoạt hình bằng công nghệ BIM và thực hiện công nghệ trực quan ba chiều, và thực hiện xây dựng lắp ráp tại hiệ ường. - Phương pháp và thiết bị tự động tạo hệ thống thoát nước dọc mạng lưới đường bộ trong mô hình thông tin công trình ( BIM ), thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) và mô hình ba chiều (3D) Số công bố: US10318660B2 Thời điểm công bố: 2019 Quốc gia công bố: Hòa Kỳ Đơ ị sở hữu: AUTODESK INC. Sáng chế đề cập đế p ươ p áp ác định và thiết bị tạo hệ thống thoát ước dọc theo mạ lưới đường trong mô hình thông tin công trình, mô hình ba chiề CAD. P ươ p áp ba ồm việc áp dụng các quy tắc c i đặt trên mạ lưới đườ để tự động thiết kế và xây dựng hệ thố á ước phù hợp. 21 Kết luận - Từ ăm 2000 đến 9/2019, có 2267 sáng chế về nghiên cứ ứ ụ công nghệ BIM trong ngành xây dự được công bố tại 18 quốc gia và 2 tổ chức WO và EP. Số lượng sáng chế ă mạnh từ ăm 2016 đến nay, ă ấp 8,7 lần so với iai đ ạn từ ăm 2012 – 2015, chứng tỏ vấ đề này hiệ a đa ất được quan tâm trên thế giới. - Trung Quốc, Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Nhật, Canada, Ấ Độ, Đ i L a , Úc, Phần Lan và Anh là các quốc gia dẫ đầu công bố sáng chế về nghiên cứ ứ ụ cô ệ BIM trong ngành xây dự . T đó, T Q ốc là quốc gia dẫ đầu về công bố sáng chế về nghiên cứ ứ ụ cô ệ BIM trong ngành xây dựng. - China MCC17 Group Co Ltd, China Mingsheng Drawin Tech Investment Limited, Honeywell Int In, China Constr 8TH Eng Division, Toshiba Ele a Tec s KK l 05 đơ ị dẫ đầu công bố sáng chế về nghiên cứ ứ ụ cô ệ BIM trong ngành xây dự . Các đơ ị dẫ đầu công bố sáng chế tập trung nhiều tại Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Canada. - Nghiên cứu về ướng ứng dụng nghiên cứ ứ ụ cô ệ BIM trong ngành xây dự có 5 ướng nghiên cứ c í , đó l : P ươ p áp iết bị xử lý dữ liệu số cho công trình xây dựng; Quy trình quản lý dự án xây dựng; Đồ họa máy tính hỗ trợ mô hình 3D công trình; Tính toán kết cấu công trình; Truy xuất thông tin, cấu trúc dữ liệ cô ì . T đó, Nghiên cứu về P ươ p áp iết bị xử lý dữ liệu số cho công trình xây dự đa l ướng nghiên cứ được các nhà sáng chế quan tâm nhiều nhất. 22 III. IỚI THIỆU ỨN ỤN BIM T ON UY T ÌNH BÓC T CH KHỐI LƯỢN , LẬP Ự TO N TỰ ĐỘN V CÔN N HỆ THỰC TẾ ẢO (V ) TẠI CÔN TY TNHH THIẾT KẾ T&T 1. iới thiệu ứng dụng BIM trong quy trình bóc tách khối lượng và lập dự toán tự động BIM là một quy trình, một cách thức làm việc, không phải mộ đối ượng vật lý hay một phần mềm cụ thể. Một phần mềm (Ví dụ ư Re i ) nế ư k ô được đặt trong quy trình làm việc ì cũ k ô p á được tác dụng. Quy trình là tiêu chuẩn, kế hoạch triển khai, là bảng tiêu chuẩn phát triển thông tin, quy trình triể k ai CDE, Thông tin là thực thể quan trọng nhất trong BIM, sự khác biệt của BIM với truyền thống là có quy trình tạo lập, lư ữ, truyề đạt thông tin vô cùng hiệu quả. Ví dụ với p ươ p áp ền thống bản vẽ a ô i được tạo ra, sau đó được lư ê các má í cá , ô i sa đó được chuyể đến các bên bằ email, zal , le i e, , ô i ường xuyên bị mất mát, lỗi thời còn với quy trình BIM tất cả dữ liệ được lư ữ, quả lý a đổi trên CDE (Môi ường dữ liệu chung của dự á ) đó ô i sẽ được quản lý vô cùng hiệu quả, các bên tham gia dự á đều nắm được thông tin và cập nhậ được thông tin. Hình 17: Mô phỏng kích thước các quy trình trong BIM Trong BIM có các quy trình 3D, 4D, 5D, 6D,, ư: - BIM 4D tích hợp thêm các yếu tố về thời gian, tiế độ củ